光線路監視システムおよびシステムに含まれる監視装置
【課題】実用的な構成で広い測定可能距離範囲に亘って高い空間分解能でＰＯＮシステムの光線路を監視することが可能な光線路監視システムおよび装置を提供する。
【解決手段】光線路監視システム１Ａは、光線路監視装置１３Ａおよび反射フィルタ２２１，…，２２ｎを備え、光線路監視装置１３Ａは、光源４１、強度変調器４２、光結合器４３、監視光ゲート部４４、光サーキュレータ４５、偏波変調器４６、遅延光ファイバ４７、光結合器５１、バランス検波器５２、第１フィルタ５３、電気信号ゲート部５４、第２フィルタ５５、ＲＦ検波器５６、ＡＤ変換器５７、制御部６１Ａおよび信号発生器６２〜６５を備える。監視光ゲート部４４は、光分岐器４３から出力された監視光を入力して、監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１のパルスの期間のみ該監視光を光サーキュレータ４５へ出力する。電気信号ゲート部５４は、バランス検波器５２から出力された電気信号を入力して、電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ該電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。
【解決手段】光線路監視システム１Ａは、光線路監視装置１３Ａおよび反射フィルタ２２１，…，２２ｎを備え、光線路監視装置１３Ａは、光源４１、強度変調器４２、光結合器４３、監視光ゲート部４４、光サーキュレータ４５、偏波変調器４６、遅延光ファイバ４７、光結合器５１、バランス検波器５２、第１フィルタ５３、電気信号ゲート部５４、第２フィルタ５５、ＲＦ検波器５６、ＡＤ変換器５７、制御部６１Ａおよび信号発生器６２〜６５を備える。監視光ゲート部４４は、光分岐器４３から出力された監視光を入力して、監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１のパルスの期間のみ該監視光を光サーキュレータ４５へ出力する。電気信号ゲート部５４は、バランス検波器５２から出力された電気信号を入力して、電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ該電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リフレクトメトリ技術を利用して光線路を監視するシステムおよびそれに含まれる監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ線路を用いて光通信を行う光通信システムにおいて、その光ファイバ線路の破断や伝送損失増加などの故障を検知することは重要である。特に、加入者系の光通信システムでは、通信事業者の局舎から伸びる第１の光線路の先に光分岐器を配置して複数の第２の光線路に分岐し、複数の加入者へ接続することによって、局舎に設置される局側端末および第１の光線路の加入者当りコストを低減するＰＯＮシステムが普及しつつあり、このようなＰＯＮシステムにおいて光ファイバ線路や加入者端末で故障が発生した場合に、迅速に故障箇所を特定して修復することが要求されている。
【０００３】
そこで、光通信システムにおいては、このような故障を検知するために光線路監視システムが設けられる。光線路監視システムとしては、例えば非特許文献１に記載のシステムが知られており、光線路監視装置、光線路に設けられた反射フィルタ、反射フィルタの設置位置などの敷設情報などからなる。光線路監視装置は、光リフレクトメトリ技術を利用するものであって、光ファイバ線路等の測定対象物を監視光が伝搬する際に生じる反射光（本明細書において特に断らない限り、フレネル反射光およびレイリー散乱光を指すものとする。）に基づいて、その測定対象物における反射率分布を求めて、反射率分布の特徴点（ピークや段差など）に基づいてその測定対象物における故障の箇所を検知する。このとき、ＰＯＮシステムにおいては複数の第２の光線路からの反射光を同時に受光して、個々の第２の光線路の反射率分布が有する特徴点を区別して検出する必要があり、そのために、光線路監視装置は高い空間分解能で反射率分布を測定することが要求されている。
【０００４】
光リフレクトメトリ技術として、パルス状の監視光が測定対象物を伝搬する際に生じる反射光の強度の時間変化に基づいて反射率分布を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）が知られている。ＯＴＤＲで高い空間分解能を得るには、監視光のパルス幅を狭くすることが必要である。また、監視光のパルス幅を狭くすると、監視光のエネルギーの低下に因る測定の信号対雑音比（ＳＮＲ: Signal to Noise Ratio）の低下を補うために、監視光のパワーを高くすることが必要である。ところが、監視光のパワーを高くすると、測定対象物において誘導ブリルアン散乱などの非線形光学現象が発現することによって測定性能の低下や通信信号への干渉が生じる可能性がある。したがって、ＯＴＤＲでは、空間分解能は数メートル程度に制限される。
【０００５】
一方、他の光リフレクトメトリ技術として、ＯＣＤＲ（Optical CoherenceDomain Reflectometry）も知られている（非特許文献２〜４を参照）。ＯＣＤＲでは、光周波数が変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する監視光を発生させ、この監視光が測定対象物を伝搬する際に生じる反射光を入力するとともに、この監視光の一部を分岐して取り出した参照光をも入力し、これら反射光と参照光との干渉の大きさが両光の間の遅延時間差に依存することを利用して、測定対象物における特定位置における反射率を測定する。さらに、ＯＣＤＲでは、監視光における光周波数変調の間隔を変化させる等により、反射率を測定する位置を変化させて、測定対象物における反射率分布を求める。ＯＣＤＲでは、ＯＴＤＲと比べると高い空間分解能を得ることができる。非特許文献１には、例えば５ｋｍ遠方の反射点を１９ｃｍの空間分解能で測定できることが示されている。
【０００６】
光波コヒーレンス関数は、時刻ｔを変数とする関数である光の電場Ｖ(ｔ)の自己相関関数<Ｖ(ｔ)・Ｖ*(ｔ−τ)>を光強度で規格化したものであり、光パワースペクトルのフーリエ変換を光強度で規格化したものである。電場Ｖ(ｔ)の光が２分岐されて、これら２つの分岐光の間の遅延時間差がτであるとしたとき、これら２つの分岐光の干渉縞の大きさは、その光の光波コヒーレンス関数の実部により表される。また、光波コヒーレンス関数の絶対値は、可干渉度と呼ばれ、干渉の大きさを表す。
【０００７】
ＯＣＤＲで用いられる監視光は、光周波数が変調されたものであって、櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。具体例としては、光周波数を一定時間間隔で順にｆ0，ｆ0＋ｆs，ｆ0−ｆs，ｆ0＋２ｆs，ｆ0−２ｆs，ｆ0＋３ｆs，ｆ0−３ｆs，・・・ というように変調された光が監視光として用いられる。或いは、変調周波数ｆsで光周波数を正弦波状に変調された光が監視光として用いられる。このように光周波数が変調された監視光の光波コヒーレンス関数は、ｆsτが整数であるときにデルタ関数形状に類似した形状のピーク（コヒーレンスピーク）を有する。すなわち、これらの監視光は、櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。ｆsが変化すると、コヒーレンスピークの位置も変化する。
【０００８】
櫛歯状の光波コヒーレンス関数は、間隔(１／ｆs)で配置される複数のコヒーレンスピークを有する。そのうちの１つのコヒーレンスピークが測定対象物のうちの被測定区間に存在するように、コヒーレンスピークの配置の間隔(１／ｆs)より短い時間幅のゲートが監視光にかけられて監視光のパルスが切り出される。
【０００９】
特許文献２には、ＯＣＤＲにより測定可能な距離範囲を拡大する技術が記載されている。すなわち、この文献に記載された技術では、光源を周期的に周波数変調することにより多数の櫛刃状のコヒーレンスピークを持つ光波コヒーレンス関数を有する光を発生させ、この光源からの出力光をパルス化することにより、単一のコヒーレンスピークを有する光波コヒーレンス関数とする。さらに、参照光路中に設けられる遅延ファイバを切り替えることで参照光の遅延時間を変化させるか、遅延線を含んだループ回路に参照光を伝搬させるかすることにより、監視光に対する参照光の遅延時間を変化させ、遅延時間が光源のコヒーレンス時間となるようにする。それにより、キロメートルオーダの長い距離範囲を測定することが可能となるとされている。
【００１０】
また、特許文献３にも、ＯＣＤＲにより測定可能な距離範囲を拡大する技術が記載されている。すなわち、この文献に記載された技術では、光源の出力光のコヒーレンス長を超える距離範囲に光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークが存在するように光周波数変調周期を選択することで、測定可能な距離範囲を拡大する。例として、コヒーレンス長が６０ｍの光源を１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚの変調周期で周波数変調することで、約１ｋｍ間隔のコヒーレンスピークを生成し、約５ｋｍ遠方の反射光を測定することができるとされている。
【非特許文献１】Y. Enomoto, H. Izumita, and M.Arii, Journal of Optical Networking, vol. 6, no. 5, pp. 408-414, (2007)
【非特許文献２】K. Hotate and Z. He, Journal ofLightwave Technology, vol.24, pp.2541-2557 (2006)
【非特許文献３】T. Saida and K. Hotate, IEEEPhotonics Technology Letters, vol.10, pp.573-575 (1998)
【非特許文献４】Z. He and K. Hotate, Journal ofLightwave Technology, vol.20, pp.1715-1723 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記非特許文献１〜４に記載されたものを含めて従来の光線路監視システムは、実際の加入者系ＰＯＮシステムにおける光ファイバ線路の監視に適用することが難しかった。それは以下の理由による。
【００１２】
第１に、非特許文献１に記載された光線路監視システムでは、監視装置にＯＴＤＲを用いているため、空間分解能が２ｍと低かった。そのため、複数の第２の光線路の間で監視装置から反射フィルタまでの距離が互いに２ｍ以内となると反射ピークが重なって区別できなくなる問題があった。また、この問題を回避するために第２の光線路の長さが互いに２ｍ以上異なるように敷設しようとすると、最大２ｍの余長を収納するスペースを準備する必要が有り、スペースの少ない集合住宅などでは敷設が困難であるという問題があった。
【００１３】
第２に、ＯＣＤＲ技術を監視装置に用いる場合は、測定可能距離範囲の拡大が課題であった。一般に加入者系光通信システムでは光ファイバ線路の線路長が１〜２０ｋｍ程度であるので、非特許文献２，３に記載された技術のように測定可能距離範囲を拡大することが必要となる。
【００１４】
しかし、非特許文献２に記載されているように、光源からの出力光をパルス化するとともに参照光路の遅延ファイバを切り替える方式では、測定可能距離範囲／コヒーレンス長の比よりも大きな本数の遅延ファイバを用意する必要がある。また、遅延ファイバの長さも監視対象の光線路と同程度に長い必要がある。それ故、多数の長い遅延ファイバが必要となって測定装置が大型化、高コスト化し、実用性が低下する。
【００１５】
また、非特許文献２に記載されているように、光源からの出力光をパルス化するとともに遅延線を含んだループ回路に参照光を伝搬させる方式では、ループ回路を伝搬する際の参照光の損失を補償するために光増幅器が必要となる。それ故、光源からの出力光の波長は、光増幅器による光増幅が可能な波長に制限される。一方、実際の加入者系光通信システムでは、１.２６μｍ〜１.６２μｍの波長の光が通信に用いられるので、監視光はそれ以外の波長である必要がある。また、実際の光通信システムで広く用いられているＩＴＵ-ＴＧ.６５２に準拠したシングルモード光ファイバでは、波長１.２６μｍより短い波長の光は高次モードの影響の故に監視に適さず、また、波長１.７μｍより長い波長の光は曲げ損失の故に監視に適さない。従って、１.６２μｍ〜１.７μｍの波長の光を監視に用いるのが好ましいが、この波長帯ではＥＤＦＡ（Er-DopedFiber Amplifier）などの一般的な光増幅器が利用できないので、遅延線ループ回路を実現するのは困難である。
【００１６】
また、非特許文献３に記載されている手法では、光源からの出力光がパルス化されていないので、光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークが測定可能距離範囲内に複数存在する。従って、複数の位置からの反射光がまとめて検出されるので、反射点の位置を特定することができない。
【００１７】
なお、仮に非特許文献２，３の各方法を組み合わせて光源からの出力光をパルス化したとすると、光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークを１つに限定することは可能であるが、コヒーレンスピークの次数（＝変調周期に対する遅延時間差の比）が一定であるので、広い距離範囲を測定することができない。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、実用的な構成でＰＯＮシステムの光線路を監視することが可能な光線路監視システムおよび監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る光線路監視システムは、２つの端を有する第１の光線路と、２つの端を有する複数の第２の光線路と、第１の光線路の第１の端を複数の第２の光線路の第１の端に結合する第１の光分岐器を含む分岐型光線路と、第１の光線路の第２の端に結合された監視装置と、を備える光線路監視システムにおいて、監視装置は、光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する第２の光分岐器と、第２の光分岐器から出力された監視光が分岐型光線路を伝搬する間に生じた反射光と第２の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光を検出して電気信号に変換して出力する検出部と、光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと検出部から出力される電気信号とに基づいて、分岐型光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光線路監視システムにおいて、複数の第２の光線路の少なくとも１つは反射部を有し、光線路監視システムは、反射部と監視装置との間の距離の情報が記録された記録装置とを含むのが好適である。監視装置は反射部で反射された監視光を９ｃｍ以下の空間分解能で検出するのが好適である。複数の反射部は監視光を波長選択的に反射する反射器であり、第１の光分岐器の分岐数をＮとして反射器の反射率が−４０＋２０×ＬＯＧ１０（Ｎ）［ｄＢ］より大であるのが好適である。
【００２１】
本発明に係る光線路監視システムにおいて、監視装置は、第２の光分岐器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部をさらに備え、検出部は、監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と第１の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力するのが好適である。検出部が、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部から出力された電気信号を入力して、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、を含むのが好適である。周期ｐ，第１ゲート幅ｗ１および第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たすのが好適である。また、検出部における特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まないのが好適である。
【００２２】
本発明に係る光線路監視装置は、光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する光結合器と、光結合器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部と、監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と光結合器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する検出部と、光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと検出部から出力される電気信号とに基づいて、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る光線路監視装置において、検出部が、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部から出力された電気信号を入力して、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、を含むのが好適である。周期ｐ，第１ゲート幅ｗ１および第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たすのが好適である。また、検出部における特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まないのが好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る光線路監視システム置および光線路監視装置は、実用的な構成で広い測定可能距離範囲に亘って高い空間分解能でＰＯＮシステムの光線路を監視することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
【００２７】
図１は、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａを備える光線路監視システム１Ａの構成を示す図である。この図に示される光線路監視システム１Ａは、局舎１０Ａに設けられた局側端末１１とＮ個の加入者端末２１１〜２１Ｎとが光分岐器２０を介して互いに光ファイバ線路により光学的に接続されていて、局側端末１１と各加入者端末２１ｎとの間で光通信を行うものである。ここで、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。このような光線路監視システム１Ａの形態は、ＰＯＮ（Passive OpticalNetwork）と呼ばれる。分岐数Ｎは４〜３２が典型的である。
【００２８】
局舎１０Ａには、局側端末１１の他に光結合器１２および光線路監視装置１３Ａが設けられている。局側端末１１と光結合器１２とは光ファイバ線路３１により光学的に接続されている。光結合器１２と光分岐器２０とは第１の光線路３２により光学的に接続されている。光分岐器２０と各加入者端末２１ｎとは第２の光線路３３ｎにより光学的に接続されている。第１の光線路および第２の光線路は光ファイバで構成される線路であり、好ましくはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠のシングルモード光ファイバで構成される。各第２の光線路３３ｎ上であって加入者端末２１ｎ近くには、通信光を透過させ監視光を反射させる光フィルタ２２ｎが配置されているのが好ましい。一般的には通信光として１．２６μｍ〜１．６２μｍの波長の光が用いられるため監視光としては１．６５μｍ帯（１．６４〜１．６６μｍ）の光を用いることが好ましく、従って光フィルタも１．６５μｍ帯の光を選択的に反射するフィルタであることが好ましい。このような光フィルタはファイバグレーティングなどにより実現することができる。また、光結合器１２には光線路監視装置１３Ａも光学的に接続されている。
【００２９】
光線路監視装置１３Ａは、ＯＣＤＲ測定を行って測定対象物（第１の光線路３２，光分岐器２０，第２の光線路３３ｎ，光フィルタ２２ｎ，加入者端末２１ｎ）を監視する。光線路監視装置１３Ａは、光源４１、強度変調器４２、光結合器４３、監視光ゲート部４４、光サーキュレータ４５、偏波変調器４６、遅延光ファイバ４７、光結合器５１、バランス検波器５２、第１フィルタ５３、電気信号ゲート部５４、第２フィルタ５５、ＲＦ検波器５６、ＡＤ変換器５７、制御部６１Ａおよび信号発生器６２〜６５を備える。
【００３０】
光源４１は、出力光の光周波数を変調することができるものであって、例えば半導体ＤＦＢレーザ光源や外部共振器付き半導体レーザ光源等である。光源４１は、信号発生器６２から出力される周期的な直接変調信号Ａを入力して、この直接変調信号Ａに基づいて光周波数が周期的に変調された光を出力する。この光源４１からの出力光は櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。
【００３１】
強度変調器４２は、信号発生器６３から出力される周期的な外部変調信号Ｂを入力して、この外部変調信号Ｂに基づいて光源４１からの出力光を強度変調して出力する。外部変調信号Ｂは直接変調信号Ａに同期した周期的な信号である。この強度変調器４２からの出力光は、強度変調によって光スペクトルが整形されたものとなり、光波コヒーレンス関数に含まれるノイズが低減されたものとなる。
【００３２】
光結合器４３は、光源４１から出力され必要に応じて強度変調器４２により強度変調された光を入力し、この入力光を監視光と参照光とに２分岐して、そのうち監視光を監視光ゲート部４４へ出力し、参照光を偏波変調器４６へ出力する。
【００３３】
監視光ゲート部４４は、光結合器４３から出力された監視光を入力し、また、信号発生器６４から出力された監視光ゲート信号Ｃをも入力する。監視光ゲート信号Ｃは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ１のパルスを有する周期的な信号である。監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１は、直接変調信号Ａおよび外部変調信号Ｂそれぞれの変調周期にほぼ等しい。監視光ゲート部４４は、このような監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１のパルスの期間のみ、光分岐器４３から出力された監視光を光サーキュレータ４５へ出力する。
【００３４】
光サーキュレータ４５は、監視光ゲート部４４からパルス化されて出力された監視光を入力し、その監視光を光結合器１２へ出力する。また、光サーキュレータ４５は、光結合器１２から到達した光を入力し、その光を光結合器５１へ出力する。
【００３５】
光サーキュレータ４５から出力された監視光は、光結合器１２を経て第１の光線路３２へ送出され、さらに、第１の光線路３２，光分岐器２０，第２の光線路３３ｎを経て光フィルタ２２ｎに達する。この監視光の伝搬の際に生じる反射光（フレネル反射光やレイリー散乱光）は、監視光の伝搬経路と逆方向の経路を辿って、光結合器１２および光サーキュレータ４５を経て光結合器５１に入力される。このとき、各第２の光線路３３ｎ上であって加入者端末２１ｎ近くに光フィルタ２２ｎが配置されていることにより、反射光のパワーが大きくなって、ＯＣＤＲ測定のＳＮ比が改善され、測定時間が短縮されるので好ましい。
【００３６】
特に、光フィルタの反射率Ｒは、光分岐器の分岐数をＮとして、
Ｒ ＞ Ｒ０ ＋ ２０ＬＯＧ１０（Ｎ） ［ｄＢ］
を満たすことが好ましい。ここでＲ０は、光サーキュレータ、光結合器１２、第１の光線路および光分岐器における内部反射率であり、典型的には−４０ｄＢである。上式を満たすことにより、光フィルタで反射されて監視装置に到達する反射光のパワーは、光分岐器の上流（監視装置側）での意図しない反射により生じた反射光のパワーに比べて大きくなるため、光分岐器上流での意図しない反射による雑音の影響が相対的に低減され、測定時間が短縮される。
【００３７】
光分岐器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に遅延光ファイバ４７が設けられているのが好ましい。遅延光ファイバ４７は、光サーキュレータ４５から光結合器５１に入力される反射光（監視光の戻り光）と、光分岐器４３から光結合器５１に入力される参照光と、の間の遅延時間を設定する。測定する距離範囲内の任意の位置で監視光が反射されて生じた反射光と参照光との間の遅延時間が、光源４１の出力光のコヒーレンス時間より長くなるように、遅延光ファイバ４７の長さを設定するのが好ましい。遅延時間がコヒーレンス時間より短い範囲では空間分解能は遅延時間と共に増大し、遅延時間がコヒーレンス時間より長い範囲では空間分解能は略一定値となるので、遅延時間を上記のように設定することにより、測定範囲内での空間分解能のバラツキを低減することができる。
【００３８】
光分岐器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に偏波変調器４６が設けられているのも好ましい。偏波変調器４６は、光分岐器４３から出力された参照光を入力し、その参照光の偏波状態を変えて出力する。反射光（監視光の戻り光）と参照光とを互いに干渉させて検出する際、その検出効率は２つの光の偏波状態の相対関係に依存するので、反射光および参照光の少なくとも一方の偏波状態を変えながら測定を行い、複数の偏波状態で測定した結果に対して平均化などの演算処理を施して、偏波状態に依存しない測定結果を得ることが好ましい。
【００３９】
光結合器５１は、光サーキュレータ４５から出力された反射光（監視光の戻り光）を入力するとともに、光分岐器４３から出力されて偏波変調器４６および遅延光ファイバ４７を経た参照光を入力し、これら入力した反射光と参照光とを合波してバランス検波器５２へ出力する。光結合器５１として例えば３ｄＢカプラが用いられる。
【００４０】
バランス検波器５２は、光結合器５１により合波された反射光および参照光を入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号を第１フィルタ５３へ出力する。すなわち、バランス検波器５２は、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部として作用する。
【００４１】
第１フィルタ５３は、バランス検波器５２から出力される電気信号を入力し、この電気信号に含まれる不要雑音を除去して、その除去後の電気信号を電気信号ゲート部５４へ出力する。第１フィルタ５３は、入力した電気信号の直流成分を除去するフィルタであることが好ましい。直流成分の雑音は、光結合器５１およびバランス検波器におけるバランスの誤差によって生じるが、これを第１フィルタ５３により除去することにより、後段の電気信号ゲート部５４における雑音発生量を低減することができる。
【００４２】
電気信号ゲート部５４は、バランス検波器５２から出力されて第１フィルタ５３を経た電気信号を入力し、また、信号発生器６５から出力された電気信号ゲート信号Ｄをも入力する。電気信号ゲート信号Ｄは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号である。電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔとほぼ等しい。電気信号ゲート信号Ｄのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。
【００４３】
電気信号ゲート部５４は、このような電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ、第１フィルタ５３から出力された電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。電気信号ゲート部５４から第２フィルタ５５へ出力される電気信号はパルス信号となる。電気信号ゲート部５４としては、電気信号ゲート信号Ｄのレベルに応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するオペアンプ回路が用いられる。
【００４４】
第２フィルタ５５は、電気信号ゲート部５４から出力されたパルス状の電気信号を入力し、その入力した電気信号の特定周波数帯域のものを選択的にＲＦ検波器５６へ出力する。第２フィルタ５５における上記特定周波数帯域は、電気信号ゲート信号Ｄの繰り返し周波数ｆ（＝１／Ｔ）の整数倍の周波数ｎｆ（ただしｎは自然数）を含まないことが好ましい。特に、上記特定周波数帯域はｆ（＝１／Ｔ）の半奇数倍の周波数を含みｆ／２以下の帯域幅を持つことが好ましい。電気信号ゲート部に入力される信号は、直流および１／ｐの整数倍の周波数に雑音を持っており、この雑音が電気信号ゲート部を通過することにより、ｆの整数倍の周波数に雑音が拡散する。しかし、上記のように周波数帯域を設定することにより、電気信号ゲート部５４において生じる雑音の影響を低減することができ、測定のＳＮ比を改善することができて、測定時間を短縮することができる。
【００４５】
ＲＦ検波器５６は、第２フィルタ５５から出力される電気信号を入力し、干渉成分の大きさに相当する電気信号に変換してＡＤ変換器５７へ出力する。ＡＤ変換器５７は、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号を入力し、この電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を制御部６１Ａへ出力する。このデジタル信号の値は、光源４１における光周波数変調の周期ｐおよびゲート遅延時間ｄにより決定される光線路上の位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表す。
【００４６】
制御部６１Ａは、ＡＤ変換器５７から出力されたデジタル値を入力して、このデジタル値と位置ｚとを互いに関連付けて記憶する。制御部６１Ａは、信号発生器６２〜６５それぞれを制御して、信号発生器６２から出力される直接変調信号Ａの変調周期ｐ、信号発生器６３から出力される外部変調信号Ｂの変調周期ｐ、信号発生器６４から出力される監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔおよびゲート幅ｗ１、信号発生器６５から出力される電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔおよびゲート幅ｗ２、ならびに、ゲート遅延時間ｄを指定する。これにより、制御部６１Ａは、測定対象である光線路上の測定位置ｚを指定して、その位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表すデジタル値をＡＤ変換器５７から取得する。そして、制御部６１Ａは、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める。
【００４７】
また、制御部６１Ａは記録装置７１に接続されており、記録装置７１には、監視装置から光フィルタ２２ｎの各々までの距離や、光フィルタおよび加入者端末の設置位置（建物の名称や建物内での位置など）などの情報が格納される。制御部６１Ａは、反射率分布の中から光フィルタ２２ｎに由来する反射率のピークを検出し、事前に準備された光フィルタ２２ｎまでの距離の情報と反射率ピークの距離とを照合して、各光フィルタ２２ｎからの反射光が検出されたか否かを判定する。そして、制御部６１Ａは、反射光が検出される加入者端末と反射光が検出されない加入者端末とが混在する場合は、後者の加入者端末が所属する加入者側光ファイバに断線などの異常があると判定し、異常を表示する。さらに、制御部６１Ａでは光フィルタまでの距離情報に基づいて、光フィルタの近傍に限定してＯＣＤＲ測定を行い、光フィルタからの反射光の有無や反射率の大きさを知ることにより、その光フィルタが属する第２の光線路の異常の有無を迅速に調べることができる。
【００４８】
次に、図２〜図５を用いて、直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃ、電気信号ゲート信号Ｄ、および、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号、等について説明する。
【００４９】
図２は、直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの波形を示す図である。同図（ａ）は、信号発生器６２から光源４１に与えられる直接変調信号Ａの波形を示す。同図（ｂ）は、信号発生器６３から強度変調器４２に与えられる外部変調信号Ｂの波形を示す。同図（ｃ）は、信号発生器６４から監視光ゲート部４４に与えられる監視光ゲート信号Ｃの波形を示す。また、同図（ｄ）は、信号発生器６５から電気信号ゲート部５４に与えられる電気信号ゲート信号Ｄの波形を示す。
【００５０】
図３は、反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）、および、反射光の検出感度それぞれを、光線路上の位置ｚとの関係において示す図である。同図（ａ）は、反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度分布を示す。同図（ｂ）は、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）を示す。また、同図（ｃ）は、反射光の検出感度分布を示す。
【００５１】
図４は、図３（ａ）中に示された光線路における位置ｚ１，ｚ２それぞれからの反射光による干渉信号のスペクトルを示す図である。同図（ａ）は、図３（ａ）中に示された相関が高い位置ｚ１からの反射光による干渉信号のスペクトルを示す。また、同図（ｂ）は、図３（ａ）中に示された相関が低い位置ｚ２からの反射光による干渉信号のスペクトルを示す。
【００５２】
図５は、図４（ａ）の一部を拡大して示す図である。同図（ａ）は、電気信号ゲート信号Ｄおよび監視光ゲート信号Ｃそれぞれの周期Ｔが直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍である場合を示す。また、同図（ｂ）は、電気信号ゲート信号Ｄおよび監視光ゲート信号Ｃそれぞれの周期Ｔが直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍でない場合を示す。
【００５３】
図２（ａ）に示されるように、直接変調信号Ａは、周期ｐを有する周期的な信号であって、光源４１からの出力光を光周波数変調するための信号である。周期ｐは、光線路における測定位置ｚを規定する。測定対象である光線路の位置ｚで反射・散乱されて生じた反射光（戻り監視光）の参照光に対する遅延時間差τが下記（１）式の条件を満たすときに、その位置（図３（ａ）中の位置ｚ１）からの反射光と参照光との変調の位相が同期して反射光と参照光との相関が高まる。一方、下記（１）式の条件を満たさない位置（図３（ａ）中の位置ｚ２）で反射・散乱されて生じた反射光（戻り監視光）は参照光との相関が低い。
【００５４】
τ／ｐ＝整数 …（１）
【００５５】
反射光（戻り監視光）と参照光との相関が高い場合（図３（ａ）中の位置ｚ１の場合）、には両光による干渉信号のスペクトルは監視光の線幅と同程度の周波数帯域に局在する（図４（ａ）参照）。一方、相関が低い場合（図３（ａ）中の位置ｚ２の場合）には、干渉信号のスペクトルは監視光の光周波数変調の振幅と同程度の周波数帯域にわたって拡散される（図４（ｂ）参照）。したがって、監視光の線幅より大きな振幅で光周波数変調を施すことにより、特定の測定位置からの反射光を選択的に検出することができる。空間分解能は光周波数変調の振幅にほぼ逆比例するので、周波数変調の振幅は大きいほうが好ましい。一方、光源４１としてのレーザダイオードに注入することができる電流の上限値は損傷閾値で規定され、下限値はゼロであるので、それによって振幅の上限が規定される。なお、直接変調信号Ａの波形は、本実施形態では正弦波であるが、矩形波や三角波などの様々な周期的波形であってもよい。
【００５６】
より好ましくは、空間分解能は９ｃｍ以下とすることが好ましい。それにより、異なる第２の光線路に属する光フィルタの反射ピークの重なりを避けるためには、第２の光線路の長さを互いに９ｃｍ以上異ならせれば十分であり、各第２の光線路には９ｃｍの余長を確保すれば良い。一方、第２の光線路として用いられる光ファイバとしては一般的にはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠のシングルモード光ファイバのうち、曲げ特性を強化して許容曲げ半径を１５ｍｍとした光ファイバが普及している。この許容曲げ半径１５ｍｍで１周巻くことにより、９ｃｍの余長を収納することができるので、空間分解能を９ｃｍ以下とすることにより、余長収納のスペースを最小化することができる。
【００５７】
図２（ｂ）に示されるように、外部変調信号Ｂは、直接変調信号Ａに同期した周期的な信号であって、光源４１からの出力光を強度変調器４２により直接変調信号Ａに同期して強度変調するための信号である。これによって、強度変調器４２から出力される光のスペクトルを整形することができる。ＯＣＤＲにおける反射光検出感度は距離の関数として表され、この距離の関数は光波コヒーレンス関数として知られる。特定の測定位置からの反射光を選択的に検出するためには、光波コヒーレンス関数はデルタ関数列に近いことが好ましい。一方、光波コヒーレンス関数は光のパワースペクトルのフーリエ変換で与えられるので、強度変調によってスペクトルを整形することにより、ＯＣＤＲによる反射光測定の位置選択性を高めることができる。
【００５８】
図２（ｃ）に示されるように、監視光ゲート信号Ｃは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ１のパルスを有する周期的な信号であって、監視光ゲート部４４から出力される監視光をゲート幅ｗ１のパルスの期間のみに選択するための信号である。また、図２（ｄ）に示されるように、電気信号ゲート信号Ｄは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号であって、電気信号ゲート部５４から出力される電気信号をゲート幅ｗ２のパルスの期間のみに選択するための信号である。
【００５９】
電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔと等しい。電気信号ゲート信号Ｄのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。このようにすることにより、光線路における特定の測定距離範囲（パルスウィンドウ）からの反射光が選択的に検出される（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
【００６０】
直接変調信号Ａの周期ｐ、監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１および電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２が、下記（２）式の関係を満たすことが好ましい。このようにすることにより、パルスウィンドウの中心において反射光（戻り監視光）と参照光との相関がピークとなるようにゲート遅延時間ｄを定めれば、パルスウィンドウの中に存在し得る相関ピークは１つに制限される。
【００６１】
ｗ１＋ｗ２＜２ｐ …（２）
【００６２】
ただし、前式では、監視光ゲート信号Ｃのレベル変化に対する監視光ゲート部４４のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延、電気信号ゲート信号Ｄのレベル変化に対する電気信号ゲート部５４のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延、装置内における監視光ゲート信号Ｃや電気信号ゲート信号Ｄなど信号の伝搬遅延や光の伝搬遅延、等が無視され得るものとされている。しかし、これらの遅延が無視され得ない場合は、それに応じてゲート遅延時間ｄが増減されればよい。
【００６３】
一方、下記（４）式が満たされる場合パルスウィンドウ内に、反射光（戻り監視光）と参照光との相関がピークをとる位置が２つ以上存在するので、これらの位置の間で反射光測定のクロストークが生じてしまうので好ましくない。また、下記（５）式が満たされる場合、パルスエネルギーの低下によって測定のＳＮ比が低下するので好ましくない。したがって、下記（６）式が満たされることが好ましい。
【００６４】
ｗ１＋ｗ２＞２ｐ …（４）
【００６５】
ｗ１＋ｗ２＜０.５ｐ …（５）
【００６６】
０.５ｐ＜ｗ１＋ｗ２＜２ｐ …（６）
【００６７】
監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの周期Ｔは直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍であることが好ましい。第２フィルタ５５の透過帯域は、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの繰り返し周波数ｆ（＝１／Ｔ）の整数倍の周波数を含まないことが好ましい。例えば、ｎを整数として、下記（７）式が満たされることが好ましい。
【００６８】
(ｎ＋0.1)／Ｔ ＜ 透過帯域下限＜ 透過帯域上限 ＜ (ｎ＋0.9)／Ｔ …（７）
【００６９】
これは以下の理由による。バランス検波器５２に入力される反射光（戻り監視光）の電界の複素振幅をＥ１とし、バランス検波器５２に入力される参照光の電界の複素振幅をＥ２とすると、バランス検波器５２から出力される電気信号（電流Ｉ１）は、比例係数を省略すると、下記（８）式で表される。この式の第１項は非干渉性の雑音である。εはバランス検出による同相成分の減衰係数を示す。εは、ゼロであることが理想的であるが、実際には１０−５またはそれ以上の値をとることが多く、雑音の原因となる。第２項は干渉信号である。
【００７０】
Ｉ１ ＝ ε(|Ｅ１|２＋|Ｅ２|２)＋ ２Ｒｅ[Ｅ１・Ｅ２*] …（８）
【００７１】
非干渉雑音は、光強度に比例し、スペクトル成分としては、平均パワーに相当する直流成分と、光源４１での寄生強度変調および外部強度変調による変調成分（周期ｐ）とを有する。非干渉雑音は、第１フィルタ５３によって直流成分が減衰された後、電気信号ゲート部５４において電気信号ゲート信号Ｄによってパルスが切り出される。
【００７２】
電気信号ゲート部５４から出力される電気信号（電流Ｉ２）は下記（９）式で表される。ここで、Ｆは、電気信号ゲート信号Ｄであり、周期Ｔを有する。この式の第１項は非干渉性雑音であり、第２項は干渉信号である。
【００７３】
Ｉ２ ＝ εＦ(|Ｅ１|２＋|Ｅ２|２)＋ ２Ｆ・Ｒｅ[Ｅ１・Ｅ２＊] …（９）
【００７４】
この（９）式の第１項の非干渉性雑音は、周波数(１／ｐ)の関数と周波数(１／Ｔ)の関数との積であるから、ｉ，ｊを整数として、周波数(ｉ／ｐ＋ｊ／Ｔ)に出現する雑音となる（図５（ｂ）参照）。ここで、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれのパルス繰返し周期Ｔが直接変調信号Ａの変調周期ｐの整数倍に等しくなるようにパルス周期を設定すると、非干渉性の雑音が生じる周波数は、ｉを整数として、ｉ／Ｔに限定される（図５（ａ）参照）。
【００７５】
したがって、周波数(ｉ／Ｔ)を含まない周波数帯域の成分を第２フィルタ５５により切り出して検出帯域とすることにより、雑音の少ない測定結果を得ることができる。そこで、第２光フィルタ５５の透過帯域は上記（７）式を満たすことが好ましい。また、周波数（ｍ＋０.５）／Ｔは特に雑音のピークから遠いことから雑音が低いので、第２光フィルタ５５の透過帯域は、パルス繰返しの半奇数倍の周波数（ｍ＋０.５）／Ｔを含むことが好ましい。
【００７６】
（第２実施形態）
【００７７】
図６は、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂを備える光線路監視システム１Ｂの構成を示す図である。図１に示された第１実施形態に係る光線路監視システム１Ａの構成と比較すると、この図６に示される第２実施形態に係る光線路監視システム１Ｂは、光線路監視装置１３Ａが設けられる局舎１０Ａに替えて、光線路監視装置１３Ｂが設けられる局舎１０Ｂを備える点で相違する。
【００７８】
第１実施形態における光線路監視装置１３Ａの構成と比較すると、第２実施形態における光線路監視装置１３Ｂは、第１フィルタ５３，電気信号ゲート部５４および信号発生器６５を備えていない点で相違し、参照光ゲート部４８および信号発生器６６を備えている点で相違し、制御部６１Ａに替えて制御部６１Ｂを備える点で相違する。
【００７９】
第２実施形態では、バランス検波器５２は、光結合器５１により合波された反射光および参照光を入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。第２フィルタ５５は、バランス検波器５２から出力されたパルス状の電気信号を入力し、その入力した電気信号の特定周波数帯域のものを選択的にＲＦ検波器５６へ出力する。ＡＤ変換器５７は、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号を入力し、この電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を制御部６１Ｂへ出力する。
【００８０】
制御部６１Ｂは、ＡＤ変換器５７から出力されたデジタル値を入力して、このデジタル値と位置ｚとを互いに関連付けて記憶する。制御部６１Ｂは、信号発生器６２，６３，６４，６６それぞれを制御して、信号発生器６２から出力される直接変調信号Ａの変調周期ｐ、信号発生器６３から出力される外部変調信号Ｂの変調周期ｐ、信号発生器６４から出力される監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔおよびゲート幅ｗ１、信号発生器６６から出力される参照光ゲート信号Ｅの周期Ｔおよびゲート幅ｗ２、ならびに、ゲート遅延時間ｄを指定する。これにより、制御部６１Ｂは、測定対象である光線路上の測定位置ｚを指定して、その位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表すデジタル値をＡＤ変換器５７から取得する。そして、制御部６１Ｂは、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める。
【００８１】
参照光ゲート部４８は、光結合器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に設けられている。参照光ゲート部４８は、光結合器４３から出力された参照光を入力し、また、信号発生器６６から出力された参照光ゲート信号Ｅをも入力する。参照光ゲート信号Ｅは、第１実施形態における電気信号ゲート信号Ｄと同様のものであって、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号である。参照光ゲート信号Ｅの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔとほぼ等しい。参照光ゲート信号Ｅのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。参照光ゲート部４８は、このような参照光ゲート信号Ｅのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ、光分岐器４３から光結合器５１へ参照光を通過させる。
【００８２】
光電変換部であるバランス検波器５２は、このような参照光ゲート部４８から出力された参照光を入力するとともに、光サーキュレータ４５から出力された反射光（戻り監視光）をも入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度に応じた値の電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。
【００８３】
前に説明した第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａでは、連続光である参照光と反射光（戻り監視光）とを互いに干渉させてバランス検波器５２により検出した後、電気的なスイッチである電気信号ゲート部５４によって干渉信号（バランス検波器５２からの出力電圧信号）をパルスに切り出すことによって、測定対象である光線路における被測定位置をパルスウィンドウ内に限定してクロストークの無い測定が実現される。
【００８４】
これに対して、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂでは、参照光の光路上に設けた参照光ゲート部４８を参照光ゲート信号Ｅによって動作させて参照光をパルスに切り出して、同じように被測定位置をパルスウィンドウ内に制限してクロストークの無い測定を実現することができる。
【００８５】
第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａと比較すると、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂは、電気回路が簡略化される利点がある。一方、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂと比較すると、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａは、非干渉雑音の直流成分を第１フィルタ５３により減衰させることが可能となるので、この直流成分と電気信号ゲート信号Ｄとの積によって生じる非干渉性雑音が小さく、それ故、非干渉性雑音のピークを避けて設定した検出帯域に雑音ピークの裾がかかって雑音が生じる可能性が低く、測定の安定性が高い。また、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂと比較すると、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａは、一般に電気式スイッチよりも高コストな光ゲートの使用を減らすことができるので、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａを備える光線路監視システム１Ａの構成を示す図である。
【図２】直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの波形を示す図である。
【図３】反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）、および、反射光の検出感度それぞれを、光線路上の位置ｚとの関係において示す図である。
【図４】光線路における位置ｚ１，ｚ２それぞれからの反射光による干渉信号のスペクトルを示す図である。
【図５】図４（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図６】第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂを備える光線路監視システム１Ｂの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ，１Ｂ…光線路監視システム、１０Ａ，１０Ｂ…局舎、１１…局側端末、１２…光結合器、１３Ａ，１３Ｂ…光線路監視装置、２０…光分岐器、２１１〜２１Ｎ…加入者端末、２２１〜２２Ｎ…光フィルタ、３１…光ファイバ線路，３２…第１の光線路，３３１〜３３Ｎ…第２の光線路、４１…光源、４２…強度変調器、４３…光結合器、４４…監視光ゲート部、４５…光サーキュレータ、４６…偏波変調器、４７…遅延光ファイバ、４８…参照光ゲート部、５１…光結合器、５２…バランス検波器、５３…第１フィルタ、５４…電気信号ゲート部、５５…第２フィルタ、５６…ＲＦ検波器、５７…ＡＤ変換器、６１Ａ，６１Ｂ…制御部、６２〜６６…信号発生器、７１…記録装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光リフレクトメトリ技術を利用して光線路を監視するシステムおよびそれに含まれる監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ線路を用いて光通信を行う光通信システムにおいて、その光ファイバ線路の破断や伝送損失増加などの故障を検知することは重要である。特に、加入者系の光通信システムでは、通信事業者の局舎から伸びる第１の光線路の先に光分岐器を配置して複数の第２の光線路に分岐し、複数の加入者へ接続することによって、局舎に設置される局側端末および第１の光線路の加入者当りコストを低減するＰＯＮシステムが普及しつつあり、このようなＰＯＮシステムにおいて光ファイバ線路や加入者端末で故障が発生した場合に、迅速に故障箇所を特定して修復することが要求されている。
【０００３】
そこで、光通信システムにおいては、このような故障を検知するために光線路監視システムが設けられる。光線路監視システムとしては、例えば非特許文献１に記載のシステムが知られており、光線路監視装置、光線路に設けられた反射フィルタ、反射フィルタの設置位置などの敷設情報などからなる。光線路監視装置は、光リフレクトメトリ技術を利用するものであって、光ファイバ線路等の測定対象物を監視光が伝搬する際に生じる反射光（本明細書において特に断らない限り、フレネル反射光およびレイリー散乱光を指すものとする。）に基づいて、その測定対象物における反射率分布を求めて、反射率分布の特徴点（ピークや段差など）に基づいてその測定対象物における故障の箇所を検知する。このとき、ＰＯＮシステムにおいては複数の第２の光線路からの反射光を同時に受光して、個々の第２の光線路の反射率分布が有する特徴点を区別して検出する必要があり、そのために、光線路監視装置は高い空間分解能で反射率分布を測定することが要求されている。
【０００４】
光リフレクトメトリ技術として、パルス状の監視光が測定対象物を伝搬する際に生じる反射光の強度の時間変化に基づいて反射率分布を測定するＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometry）が知られている。ＯＴＤＲで高い空間分解能を得るには、監視光のパルス幅を狭くすることが必要である。また、監視光のパルス幅を狭くすると、監視光のエネルギーの低下に因る測定の信号対雑音比（ＳＮＲ: Signal to Noise Ratio）の低下を補うために、監視光のパワーを高くすることが必要である。ところが、監視光のパワーを高くすると、測定対象物において誘導ブリルアン散乱などの非線形光学現象が発現することによって測定性能の低下や通信信号への干渉が生じる可能性がある。したがって、ＯＴＤＲでは、空間分解能は数メートル程度に制限される。
【０００５】
一方、他の光リフレクトメトリ技術として、ＯＣＤＲ（Optical CoherenceDomain Reflectometry）も知られている（非特許文献２〜４を参照）。ＯＣＤＲでは、光周波数が変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する監視光を発生させ、この監視光が測定対象物を伝搬する際に生じる反射光を入力するとともに、この監視光の一部を分岐して取り出した参照光をも入力し、これら反射光と参照光との干渉の大きさが両光の間の遅延時間差に依存することを利用して、測定対象物における特定位置における反射率を測定する。さらに、ＯＣＤＲでは、監視光における光周波数変調の間隔を変化させる等により、反射率を測定する位置を変化させて、測定対象物における反射率分布を求める。ＯＣＤＲでは、ＯＴＤＲと比べると高い空間分解能を得ることができる。非特許文献１には、例えば５ｋｍ遠方の反射点を１９ｃｍの空間分解能で測定できることが示されている。
【０００６】
光波コヒーレンス関数は、時刻ｔを変数とする関数である光の電場Ｖ(ｔ)の自己相関関数<Ｖ(ｔ)・Ｖ*(ｔ−τ)>を光強度で規格化したものであり、光パワースペクトルのフーリエ変換を光強度で規格化したものである。電場Ｖ(ｔ)の光が２分岐されて、これら２つの分岐光の間の遅延時間差がτであるとしたとき、これら２つの分岐光の干渉縞の大きさは、その光の光波コヒーレンス関数の実部により表される。また、光波コヒーレンス関数の絶対値は、可干渉度と呼ばれ、干渉の大きさを表す。
【０００７】
ＯＣＤＲで用いられる監視光は、光周波数が変調されたものであって、櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。具体例としては、光周波数を一定時間間隔で順にｆ0，ｆ0＋ｆs，ｆ0−ｆs，ｆ0＋２ｆs，ｆ0−２ｆs，ｆ0＋３ｆs，ｆ0−３ｆs，・・・ というように変調された光が監視光として用いられる。或いは、変調周波数ｆsで光周波数を正弦波状に変調された光が監視光として用いられる。このように光周波数が変調された監視光の光波コヒーレンス関数は、ｆsτが整数であるときにデルタ関数形状に類似した形状のピーク（コヒーレンスピーク）を有する。すなわち、これらの監視光は、櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。ｆsが変化すると、コヒーレンスピークの位置も変化する。
【０００８】
櫛歯状の光波コヒーレンス関数は、間隔(１／ｆs)で配置される複数のコヒーレンスピークを有する。そのうちの１つのコヒーレンスピークが測定対象物のうちの被測定区間に存在するように、コヒーレンスピークの配置の間隔(１／ｆs)より短い時間幅のゲートが監視光にかけられて監視光のパルスが切り出される。
【０００９】
特許文献２には、ＯＣＤＲにより測定可能な距離範囲を拡大する技術が記載されている。すなわち、この文献に記載された技術では、光源を周期的に周波数変調することにより多数の櫛刃状のコヒーレンスピークを持つ光波コヒーレンス関数を有する光を発生させ、この光源からの出力光をパルス化することにより、単一のコヒーレンスピークを有する光波コヒーレンス関数とする。さらに、参照光路中に設けられる遅延ファイバを切り替えることで参照光の遅延時間を変化させるか、遅延線を含んだループ回路に参照光を伝搬させるかすることにより、監視光に対する参照光の遅延時間を変化させ、遅延時間が光源のコヒーレンス時間となるようにする。それにより、キロメートルオーダの長い距離範囲を測定することが可能となるとされている。
【００１０】
また、特許文献３にも、ＯＣＤＲにより測定可能な距離範囲を拡大する技術が記載されている。すなわち、この文献に記載された技術では、光源の出力光のコヒーレンス長を超える距離範囲に光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークが存在するように光周波数変調周期を選択することで、測定可能な距離範囲を拡大する。例として、コヒーレンス長が６０ｍの光源を１００ｋＨｚ±１０ｋＨｚの変調周期で周波数変調することで、約１ｋｍ間隔のコヒーレンスピークを生成し、約５ｋｍ遠方の反射光を測定することができるとされている。
【非特許文献１】Y. Enomoto, H. Izumita, and M.Arii, Journal of Optical Networking, vol. 6, no. 5, pp. 408-414, (2007)
【非特許文献２】K. Hotate and Z. He, Journal ofLightwave Technology, vol.24, pp.2541-2557 (2006)
【非特許文献３】T. Saida and K. Hotate, IEEEPhotonics Technology Letters, vol.10, pp.573-575 (1998)
【非特許文献４】Z. He and K. Hotate, Journal ofLightwave Technology, vol.20, pp.1715-1723 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記非特許文献１〜４に記載されたものを含めて従来の光線路監視システムは、実際の加入者系ＰＯＮシステムにおける光ファイバ線路の監視に適用することが難しかった。それは以下の理由による。
【００１２】
第１に、非特許文献１に記載された光線路監視システムでは、監視装置にＯＴＤＲを用いているため、空間分解能が２ｍと低かった。そのため、複数の第２の光線路の間で監視装置から反射フィルタまでの距離が互いに２ｍ以内となると反射ピークが重なって区別できなくなる問題があった。また、この問題を回避するために第２の光線路の長さが互いに２ｍ以上異なるように敷設しようとすると、最大２ｍの余長を収納するスペースを準備する必要が有り、スペースの少ない集合住宅などでは敷設が困難であるという問題があった。
【００１３】
第２に、ＯＣＤＲ技術を監視装置に用いる場合は、測定可能距離範囲の拡大が課題であった。一般に加入者系光通信システムでは光ファイバ線路の線路長が１〜２０ｋｍ程度であるので、非特許文献２，３に記載された技術のように測定可能距離範囲を拡大することが必要となる。
【００１４】
しかし、非特許文献２に記載されているように、光源からの出力光をパルス化するとともに参照光路の遅延ファイバを切り替える方式では、測定可能距離範囲／コヒーレンス長の比よりも大きな本数の遅延ファイバを用意する必要がある。また、遅延ファイバの長さも監視対象の光線路と同程度に長い必要がある。それ故、多数の長い遅延ファイバが必要となって測定装置が大型化、高コスト化し、実用性が低下する。
【００１５】
また、非特許文献２に記載されているように、光源からの出力光をパルス化するとともに遅延線を含んだループ回路に参照光を伝搬させる方式では、ループ回路を伝搬する際の参照光の損失を補償するために光増幅器が必要となる。それ故、光源からの出力光の波長は、光増幅器による光増幅が可能な波長に制限される。一方、実際の加入者系光通信システムでは、１.２６μｍ〜１.６２μｍの波長の光が通信に用いられるので、監視光はそれ以外の波長である必要がある。また、実際の光通信システムで広く用いられているＩＴＵ-ＴＧ.６５２に準拠したシングルモード光ファイバでは、波長１.２６μｍより短い波長の光は高次モードの影響の故に監視に適さず、また、波長１.７μｍより長い波長の光は曲げ損失の故に監視に適さない。従って、１.６２μｍ〜１.７μｍの波長の光を監視に用いるのが好ましいが、この波長帯ではＥＤＦＡ（Er-DopedFiber Amplifier）などの一般的な光増幅器が利用できないので、遅延線ループ回路を実現するのは困難である。
【００１６】
また、非特許文献３に記載されている手法では、光源からの出力光がパルス化されていないので、光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークが測定可能距離範囲内に複数存在する。従って、複数の位置からの反射光がまとめて検出されるので、反射点の位置を特定することができない。
【００１７】
なお、仮に非特許文献２，３の各方法を組み合わせて光源からの出力光をパルス化したとすると、光波コヒーレンス関数のコヒーレンスピークを１つに限定することは可能であるが、コヒーレンスピークの次数（＝変調周期に対する遅延時間差の比）が一定であるので、広い距離範囲を測定することができない。
【００１８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、実用的な構成でＰＯＮシステムの光線路を監視することが可能な光線路監視システムおよび監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る光線路監視システムは、２つの端を有する第１の光線路と、２つの端を有する複数の第２の光線路と、第１の光線路の第１の端を複数の第２の光線路の第１の端に結合する第１の光分岐器を含む分岐型光線路と、第１の光線路の第２の端に結合された監視装置と、を備える光線路監視システムにおいて、監視装置は、光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する第２の光分岐器と、第２の光分岐器から出力された監視光が分岐型光線路を伝搬する間に生じた反射光と第２の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光を検出して電気信号に変換して出力する検出部と、光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと検出部から出力される電気信号とに基づいて、分岐型光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光線路監視システムにおいて、複数の第２の光線路の少なくとも１つは反射部を有し、光線路監視システムは、反射部と監視装置との間の距離の情報が記録された記録装置とを含むのが好適である。監視装置は反射部で反射された監視光を９ｃｍ以下の空間分解能で検出するのが好適である。複数の反射部は監視光を波長選択的に反射する反射器であり、第１の光分岐器の分岐数をＮとして反射器の反射率が−４０＋２０×ＬＯＧ１０（Ｎ）［ｄＢ］より大であるのが好適である。
【００２１】
本発明に係る光線路監視システムにおいて、監視装置は、第２の光分岐器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部をさらに備え、検出部は、監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と第１の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力するのが好適である。検出部が、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部から出力された電気信号を入力して、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、を含むのが好適である。周期ｐ，第１ゲート幅ｗ１および第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たすのが好適である。また、検出部における特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まないのが好適である。
【００２２】
本発明に係る光線路監視装置は、光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する光結合器と、光結合器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部と、監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と光結合器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する検出部と、光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと検出部から出力される電気信号とに基づいて、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に係る光線路監視装置において、検出部が、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、光電変換部から出力された電気信号を入力して、一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、を含むのが好適である。周期ｐ，第１ゲート幅ｗ１および第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たすのが好適である。また、検出部における特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まないのが好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る光線路監視システム置および光線路監視装置は、実用的な構成で広い測定可能距離範囲に亘って高い空間分解能でＰＯＮシステムの光線路を監視することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２６】
（第１実施形態）
【００２７】
図１は、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａを備える光線路監視システム１Ａの構成を示す図である。この図に示される光線路監視システム１Ａは、局舎１０Ａに設けられた局側端末１１とＮ個の加入者端末２１１〜２１Ｎとが光分岐器２０を介して互いに光ファイバ線路により光学的に接続されていて、局側端末１１と各加入者端末２１ｎとの間で光通信を行うものである。ここで、Ｎは２以上の整数であり、ｎは１以上Ｎ以下の各整数である。このような光線路監視システム１Ａの形態は、ＰＯＮ（Passive OpticalNetwork）と呼ばれる。分岐数Ｎは４〜３２が典型的である。
【００２８】
局舎１０Ａには、局側端末１１の他に光結合器１２および光線路監視装置１３Ａが設けられている。局側端末１１と光結合器１２とは光ファイバ線路３１により光学的に接続されている。光結合器１２と光分岐器２０とは第１の光線路３２により光学的に接続されている。光分岐器２０と各加入者端末２１ｎとは第２の光線路３３ｎにより光学的に接続されている。第１の光線路および第２の光線路は光ファイバで構成される線路であり、好ましくはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠のシングルモード光ファイバで構成される。各第２の光線路３３ｎ上であって加入者端末２１ｎ近くには、通信光を透過させ監視光を反射させる光フィルタ２２ｎが配置されているのが好ましい。一般的には通信光として１．２６μｍ〜１．６２μｍの波長の光が用いられるため監視光としては１．６５μｍ帯（１．６４〜１．６６μｍ）の光を用いることが好ましく、従って光フィルタも１．６５μｍ帯の光を選択的に反射するフィルタであることが好ましい。このような光フィルタはファイバグレーティングなどにより実現することができる。また、光結合器１２には光線路監視装置１３Ａも光学的に接続されている。
【００２９】
光線路監視装置１３Ａは、ＯＣＤＲ測定を行って測定対象物（第１の光線路３２，光分岐器２０，第２の光線路３３ｎ，光フィルタ２２ｎ，加入者端末２１ｎ）を監視する。光線路監視装置１３Ａは、光源４１、強度変調器４２、光結合器４３、監視光ゲート部４４、光サーキュレータ４５、偏波変調器４６、遅延光ファイバ４７、光結合器５１、バランス検波器５２、第１フィルタ５３、電気信号ゲート部５４、第２フィルタ５５、ＲＦ検波器５６、ＡＤ変換器５７、制御部６１Ａおよび信号発生器６２〜６５を備える。
【００３０】
光源４１は、出力光の光周波数を変調することができるものであって、例えば半導体ＤＦＢレーザ光源や外部共振器付き半導体レーザ光源等である。光源４１は、信号発生器６２から出力される周期的な直接変調信号Ａを入力して、この直接変調信号Ａに基づいて光周波数が周期的に変調された光を出力する。この光源４１からの出力光は櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する。
【００３１】
強度変調器４２は、信号発生器６３から出力される周期的な外部変調信号Ｂを入力して、この外部変調信号Ｂに基づいて光源４１からの出力光を強度変調して出力する。外部変調信号Ｂは直接変調信号Ａに同期した周期的な信号である。この強度変調器４２からの出力光は、強度変調によって光スペクトルが整形されたものとなり、光波コヒーレンス関数に含まれるノイズが低減されたものとなる。
【００３２】
光結合器４３は、光源４１から出力され必要に応じて強度変調器４２により強度変調された光を入力し、この入力光を監視光と参照光とに２分岐して、そのうち監視光を監視光ゲート部４４へ出力し、参照光を偏波変調器４６へ出力する。
【００３３】
監視光ゲート部４４は、光結合器４３から出力された監視光を入力し、また、信号発生器６４から出力された監視光ゲート信号Ｃをも入力する。監視光ゲート信号Ｃは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ１のパルスを有する周期的な信号である。監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１は、直接変調信号Ａおよび外部変調信号Ｂそれぞれの変調周期にほぼ等しい。監視光ゲート部４４は、このような監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１のパルスの期間のみ、光分岐器４３から出力された監視光を光サーキュレータ４５へ出力する。
【００３４】
光サーキュレータ４５は、監視光ゲート部４４からパルス化されて出力された監視光を入力し、その監視光を光結合器１２へ出力する。また、光サーキュレータ４５は、光結合器１２から到達した光を入力し、その光を光結合器５１へ出力する。
【００３５】
光サーキュレータ４５から出力された監視光は、光結合器１２を経て第１の光線路３２へ送出され、さらに、第１の光線路３２，光分岐器２０，第２の光線路３３ｎを経て光フィルタ２２ｎに達する。この監視光の伝搬の際に生じる反射光（フレネル反射光やレイリー散乱光）は、監視光の伝搬経路と逆方向の経路を辿って、光結合器１２および光サーキュレータ４５を経て光結合器５１に入力される。このとき、各第２の光線路３３ｎ上であって加入者端末２１ｎ近くに光フィルタ２２ｎが配置されていることにより、反射光のパワーが大きくなって、ＯＣＤＲ測定のＳＮ比が改善され、測定時間が短縮されるので好ましい。
【００３６】
特に、光フィルタの反射率Ｒは、光分岐器の分岐数をＮとして、
Ｒ ＞ Ｒ０ ＋ ２０ＬＯＧ１０（Ｎ） ［ｄＢ］
を満たすことが好ましい。ここでＲ０は、光サーキュレータ、光結合器１２、第１の光線路および光分岐器における内部反射率であり、典型的には−４０ｄＢである。上式を満たすことにより、光フィルタで反射されて監視装置に到達する反射光のパワーは、光分岐器の上流（監視装置側）での意図しない反射により生じた反射光のパワーに比べて大きくなるため、光分岐器上流での意図しない反射による雑音の影響が相対的に低減され、測定時間が短縮される。
【００３７】
光分岐器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に遅延光ファイバ４７が設けられているのが好ましい。遅延光ファイバ４７は、光サーキュレータ４５から光結合器５１に入力される反射光（監視光の戻り光）と、光分岐器４３から光結合器５１に入力される参照光と、の間の遅延時間を設定する。測定する距離範囲内の任意の位置で監視光が反射されて生じた反射光と参照光との間の遅延時間が、光源４１の出力光のコヒーレンス時間より長くなるように、遅延光ファイバ４７の長さを設定するのが好ましい。遅延時間がコヒーレンス時間より短い範囲では空間分解能は遅延時間と共に増大し、遅延時間がコヒーレンス時間より長い範囲では空間分解能は略一定値となるので、遅延時間を上記のように設定することにより、測定範囲内での空間分解能のバラツキを低減することができる。
【００３８】
光分岐器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に偏波変調器４６が設けられているのも好ましい。偏波変調器４６は、光分岐器４３から出力された参照光を入力し、その参照光の偏波状態を変えて出力する。反射光（監視光の戻り光）と参照光とを互いに干渉させて検出する際、その検出効率は２つの光の偏波状態の相対関係に依存するので、反射光および参照光の少なくとも一方の偏波状態を変えながら測定を行い、複数の偏波状態で測定した結果に対して平均化などの演算処理を施して、偏波状態に依存しない測定結果を得ることが好ましい。
【００３９】
光結合器５１は、光サーキュレータ４５から出力された反射光（監視光の戻り光）を入力するとともに、光分岐器４３から出力されて偏波変調器４６および遅延光ファイバ４７を経た参照光を入力し、これら入力した反射光と参照光とを合波してバランス検波器５２へ出力する。光結合器５１として例えば３ｄＢカプラが用いられる。
【００４０】
バランス検波器５２は、光結合器５１により合波された反射光および参照光を入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号を第１フィルタ５３へ出力する。すなわち、バランス検波器５２は、干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部として作用する。
【００４１】
第１フィルタ５３は、バランス検波器５２から出力される電気信号を入力し、この電気信号に含まれる不要雑音を除去して、その除去後の電気信号を電気信号ゲート部５４へ出力する。第１フィルタ５３は、入力した電気信号の直流成分を除去するフィルタであることが好ましい。直流成分の雑音は、光結合器５１およびバランス検波器におけるバランスの誤差によって生じるが、これを第１フィルタ５３により除去することにより、後段の電気信号ゲート部５４における雑音発生量を低減することができる。
【００４２】
電気信号ゲート部５４は、バランス検波器５２から出力されて第１フィルタ５３を経た電気信号を入力し、また、信号発生器６５から出力された電気信号ゲート信号Ｄをも入力する。電気信号ゲート信号Ｄは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号である。電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔとほぼ等しい。電気信号ゲート信号Ｄのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。
【００４３】
電気信号ゲート部５４は、このような電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ、第１フィルタ５３から出力された電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。電気信号ゲート部５４から第２フィルタ５５へ出力される電気信号はパルス信号となる。電気信号ゲート部５４としては、電気信号ゲート信号Ｄのレベルに応じてＯＮ／ＯＦＦ動作するオペアンプ回路が用いられる。
【００４４】
第２フィルタ５５は、電気信号ゲート部５４から出力されたパルス状の電気信号を入力し、その入力した電気信号の特定周波数帯域のものを選択的にＲＦ検波器５６へ出力する。第２フィルタ５５における上記特定周波数帯域は、電気信号ゲート信号Ｄの繰り返し周波数ｆ（＝１／Ｔ）の整数倍の周波数ｎｆ（ただしｎは自然数）を含まないことが好ましい。特に、上記特定周波数帯域はｆ（＝１／Ｔ）の半奇数倍の周波数を含みｆ／２以下の帯域幅を持つことが好ましい。電気信号ゲート部に入力される信号は、直流および１／ｐの整数倍の周波数に雑音を持っており、この雑音が電気信号ゲート部を通過することにより、ｆの整数倍の周波数に雑音が拡散する。しかし、上記のように周波数帯域を設定することにより、電気信号ゲート部５４において生じる雑音の影響を低減することができ、測定のＳＮ比を改善することができて、測定時間を短縮することができる。
【００４５】
ＲＦ検波器５６は、第２フィルタ５５から出力される電気信号を入力し、干渉成分の大きさに相当する電気信号に変換してＡＤ変換器５７へ出力する。ＡＤ変換器５７は、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号を入力し、この電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を制御部６１Ａへ出力する。このデジタル信号の値は、光源４１における光周波数変調の周期ｐおよびゲート遅延時間ｄにより決定される光線路上の位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表す。
【００４６】
制御部６１Ａは、ＡＤ変換器５７から出力されたデジタル値を入力して、このデジタル値と位置ｚとを互いに関連付けて記憶する。制御部６１Ａは、信号発生器６２〜６５それぞれを制御して、信号発生器６２から出力される直接変調信号Ａの変調周期ｐ、信号発生器６３から出力される外部変調信号Ｂの変調周期ｐ、信号発生器６４から出力される監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔおよびゲート幅ｗ１、信号発生器６５から出力される電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔおよびゲート幅ｗ２、ならびに、ゲート遅延時間ｄを指定する。これにより、制御部６１Ａは、測定対象である光線路上の測定位置ｚを指定して、その位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表すデジタル値をＡＤ変換器５７から取得する。そして、制御部６１Ａは、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める。
【００４７】
また、制御部６１Ａは記録装置７１に接続されており、記録装置７１には、監視装置から光フィルタ２２ｎの各々までの距離や、光フィルタおよび加入者端末の設置位置（建物の名称や建物内での位置など）などの情報が格納される。制御部６１Ａは、反射率分布の中から光フィルタ２２ｎに由来する反射率のピークを検出し、事前に準備された光フィルタ２２ｎまでの距離の情報と反射率ピークの距離とを照合して、各光フィルタ２２ｎからの反射光が検出されたか否かを判定する。そして、制御部６１Ａは、反射光が検出される加入者端末と反射光が検出されない加入者端末とが混在する場合は、後者の加入者端末が所属する加入者側光ファイバに断線などの異常があると判定し、異常を表示する。さらに、制御部６１Ａでは光フィルタまでの距離情報に基づいて、光フィルタの近傍に限定してＯＣＤＲ測定を行い、光フィルタからの反射光の有無や反射率の大きさを知ることにより、その光フィルタが属する第２の光線路の異常の有無を迅速に調べることができる。
【００４８】
次に、図２〜図５を用いて、直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃ、電気信号ゲート信号Ｄ、および、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号、等について説明する。
【００４９】
図２は、直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの波形を示す図である。同図（ａ）は、信号発生器６２から光源４１に与えられる直接変調信号Ａの波形を示す。同図（ｂ）は、信号発生器６３から強度変調器４２に与えられる外部変調信号Ｂの波形を示す。同図（ｃ）は、信号発生器６４から監視光ゲート部４４に与えられる監視光ゲート信号Ｃの波形を示す。また、同図（ｄ）は、信号発生器６５から電気信号ゲート部５４に与えられる電気信号ゲート信号Ｄの波形を示す。
【００５０】
図３は、反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）、および、反射光の検出感度それぞれを、光線路上の位置ｚとの関係において示す図である。同図（ａ）は、反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度分布を示す。同図（ｂ）は、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）を示す。また、同図（ｃ）は、反射光の検出感度分布を示す。
【００５１】
図４は、図３（ａ）中に示された光線路における位置ｚ１，ｚ２それぞれからの反射光による干渉信号のスペクトルを示す図である。同図（ａ）は、図３（ａ）中に示された相関が高い位置ｚ１からの反射光による干渉信号のスペクトルを示す。また、同図（ｂ）は、図３（ａ）中に示された相関が低い位置ｚ２からの反射光による干渉信号のスペクトルを示す。
【００５２】
図５は、図４（ａ）の一部を拡大して示す図である。同図（ａ）は、電気信号ゲート信号Ｄおよび監視光ゲート信号Ｃそれぞれの周期Ｔが直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍である場合を示す。また、同図（ｂ）は、電気信号ゲート信号Ｄおよび監視光ゲート信号Ｃそれぞれの周期Ｔが直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍でない場合を示す。
【００５３】
図２（ａ）に示されるように、直接変調信号Ａは、周期ｐを有する周期的な信号であって、光源４１からの出力光を光周波数変調するための信号である。周期ｐは、光線路における測定位置ｚを規定する。測定対象である光線路の位置ｚで反射・散乱されて生じた反射光（戻り監視光）の参照光に対する遅延時間差τが下記（１）式の条件を満たすときに、その位置（図３（ａ）中の位置ｚ１）からの反射光と参照光との変調の位相が同期して反射光と参照光との相関が高まる。一方、下記（１）式の条件を満たさない位置（図３（ａ）中の位置ｚ２）で反射・散乱されて生じた反射光（戻り監視光）は参照光との相関が低い。
【００５４】
τ／ｐ＝整数 …（１）
【００５５】
反射光（戻り監視光）と参照光との相関が高い場合（図３（ａ）中の位置ｚ１の場合）、には両光による干渉信号のスペクトルは監視光の線幅と同程度の周波数帯域に局在する（図４（ａ）参照）。一方、相関が低い場合（図３（ａ）中の位置ｚ２の場合）には、干渉信号のスペクトルは監視光の光周波数変調の振幅と同程度の周波数帯域にわたって拡散される（図４（ｂ）参照）。したがって、監視光の線幅より大きな振幅で光周波数変調を施すことにより、特定の測定位置からの反射光を選択的に検出することができる。空間分解能は光周波数変調の振幅にほぼ逆比例するので、周波数変調の振幅は大きいほうが好ましい。一方、光源４１としてのレーザダイオードに注入することができる電流の上限値は損傷閾値で規定され、下限値はゼロであるので、それによって振幅の上限が規定される。なお、直接変調信号Ａの波形は、本実施形態では正弦波であるが、矩形波や三角波などの様々な周期的波形であってもよい。
【００５６】
より好ましくは、空間分解能は９ｃｍ以下とすることが好ましい。それにより、異なる第２の光線路に属する光フィルタの反射ピークの重なりを避けるためには、第２の光線路の長さを互いに９ｃｍ以上異ならせれば十分であり、各第２の光線路には９ｃｍの余長を確保すれば良い。一方、第２の光線路として用いられる光ファイバとしては一般的にはＩＴＵ−Ｔ Ｇ．６５２準拠のシングルモード光ファイバのうち、曲げ特性を強化して許容曲げ半径を１５ｍｍとした光ファイバが普及している。この許容曲げ半径１５ｍｍで１周巻くことにより、９ｃｍの余長を収納することができるので、空間分解能を９ｃｍ以下とすることにより、余長収納のスペースを最小化することができる。
【００５７】
図２（ｂ）に示されるように、外部変調信号Ｂは、直接変調信号Ａに同期した周期的な信号であって、光源４１からの出力光を強度変調器４２により直接変調信号Ａに同期して強度変調するための信号である。これによって、強度変調器４２から出力される光のスペクトルを整形することができる。ＯＣＤＲにおける反射光検出感度は距離の関数として表され、この距離の関数は光波コヒーレンス関数として知られる。特定の測定位置からの反射光を選択的に検出するためには、光波コヒーレンス関数はデルタ関数列に近いことが好ましい。一方、光波コヒーレンス関数は光のパワースペクトルのフーリエ変換で与えられるので、強度変調によってスペクトルを整形することにより、ＯＣＤＲによる反射光測定の位置選択性を高めることができる。
【００５８】
図２（ｃ）に示されるように、監視光ゲート信号Ｃは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ１のパルスを有する周期的な信号であって、監視光ゲート部４４から出力される監視光をゲート幅ｗ１のパルスの期間のみに選択するための信号である。また、図２（ｄ）に示されるように、電気信号ゲート信号Ｄは、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号であって、電気信号ゲート部５４から出力される電気信号をゲート幅ｗ２のパルスの期間のみに選択するための信号である。
【００５９】
電気信号ゲート信号Ｄの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔと等しい。電気信号ゲート信号Ｄのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。このようにすることにより、光線路における特定の測定距離範囲（パルスウィンドウ）からの反射光が選択的に検出される（図３（ｂ），（ｃ）参照）。
【００６０】
直接変調信号Ａの周期ｐ、監視光ゲート信号Ｃのゲート幅ｗ１および電気信号ゲート信号Ｄのゲート幅ｗ２が、下記（２）式の関係を満たすことが好ましい。このようにすることにより、パルスウィンドウの中心において反射光（戻り監視光）と参照光との相関がピークとなるようにゲート遅延時間ｄを定めれば、パルスウィンドウの中に存在し得る相関ピークは１つに制限される。
【００６１】
ｗ１＋ｗ２＜２ｐ …（２）
【００６２】
ただし、前式では、監視光ゲート信号Ｃのレベル変化に対する監視光ゲート部４４のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延、電気信号ゲート信号Ｄのレベル変化に対する電気信号ゲート部５４のＯＮ／ＯＦＦ動作の遅延、装置内における監視光ゲート信号Ｃや電気信号ゲート信号Ｄなど信号の伝搬遅延や光の伝搬遅延、等が無視され得るものとされている。しかし、これらの遅延が無視され得ない場合は、それに応じてゲート遅延時間ｄが増減されればよい。
【００６３】
一方、下記（４）式が満たされる場合パルスウィンドウ内に、反射光（戻り監視光）と参照光との相関がピークをとる位置が２つ以上存在するので、これらの位置の間で反射光測定のクロストークが生じてしまうので好ましくない。また、下記（５）式が満たされる場合、パルスエネルギーの低下によって測定のＳＮ比が低下するので好ましくない。したがって、下記（６）式が満たされることが好ましい。
【００６４】
ｗ１＋ｗ２＞２ｐ …（４）
【００６５】
ｗ１＋ｗ２＜０.５ｐ …（５）
【００６６】
０.５ｐ＜ｗ１＋ｗ２＜２ｐ …（６）
【００６７】
監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの周期Ｔは直接変調信号Ａの周期ｐの整数倍であることが好ましい。第２フィルタ５５の透過帯域は、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの繰り返し周波数ｆ（＝１／Ｔ）の整数倍の周波数を含まないことが好ましい。例えば、ｎを整数として、下記（７）式が満たされることが好ましい。
【００６８】
(ｎ＋0.1)／Ｔ ＜ 透過帯域下限＜ 透過帯域上限 ＜ (ｎ＋0.9)／Ｔ …（７）
【００６９】
これは以下の理由による。バランス検波器５２に入力される反射光（戻り監視光）の電界の複素振幅をＥ１とし、バランス検波器５２に入力される参照光の電界の複素振幅をＥ２とすると、バランス検波器５２から出力される電気信号（電流Ｉ１）は、比例係数を省略すると、下記（８）式で表される。この式の第１項は非干渉性の雑音である。εはバランス検出による同相成分の減衰係数を示す。εは、ゼロであることが理想的であるが、実際には１０−５またはそれ以上の値をとることが多く、雑音の原因となる。第２項は干渉信号である。
【００７０】
Ｉ１ ＝ ε(|Ｅ１|２＋|Ｅ２|２)＋ ２Ｒｅ[Ｅ１・Ｅ２*] …（８）
【００７１】
非干渉雑音は、光強度に比例し、スペクトル成分としては、平均パワーに相当する直流成分と、光源４１での寄生強度変調および外部強度変調による変調成分（周期ｐ）とを有する。非干渉雑音は、第１フィルタ５３によって直流成分が減衰された後、電気信号ゲート部５４において電気信号ゲート信号Ｄによってパルスが切り出される。
【００７２】
電気信号ゲート部５４から出力される電気信号（電流Ｉ２）は下記（９）式で表される。ここで、Ｆは、電気信号ゲート信号Ｄであり、周期Ｔを有する。この式の第１項は非干渉性雑音であり、第２項は干渉信号である。
【００７３】
Ｉ２ ＝ εＦ(|Ｅ１|２＋|Ｅ２|２)＋ ２Ｆ・Ｒｅ[Ｅ１・Ｅ２＊] …（９）
【００７４】
この（９）式の第１項の非干渉性雑音は、周波数(１／ｐ)の関数と周波数(１／Ｔ)の関数との積であるから、ｉ，ｊを整数として、周波数(ｉ／ｐ＋ｊ／Ｔ)に出現する雑音となる（図５（ｂ）参照）。ここで、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれのパルス繰返し周期Ｔが直接変調信号Ａの変調周期ｐの整数倍に等しくなるようにパルス周期を設定すると、非干渉性の雑音が生じる周波数は、ｉを整数として、ｉ／Ｔに限定される（図５（ａ）参照）。
【００７５】
したがって、周波数(ｉ／Ｔ)を含まない周波数帯域の成分を第２フィルタ５５により切り出して検出帯域とすることにより、雑音の少ない測定結果を得ることができる。そこで、第２光フィルタ５５の透過帯域は上記（７）式を満たすことが好ましい。また、周波数（ｍ＋０.５）／Ｔは特に雑音のピークから遠いことから雑音が低いので、第２光フィルタ５５の透過帯域は、パルス繰返しの半奇数倍の周波数（ｍ＋０.５）／Ｔを含むことが好ましい。
【００７６】
（第２実施形態）
【００７７】
図６は、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂを備える光線路監視システム１Ｂの構成を示す図である。図１に示された第１実施形態に係る光線路監視システム１Ａの構成と比較すると、この図６に示される第２実施形態に係る光線路監視システム１Ｂは、光線路監視装置１３Ａが設けられる局舎１０Ａに替えて、光線路監視装置１３Ｂが設けられる局舎１０Ｂを備える点で相違する。
【００７８】
第１実施形態における光線路監視装置１３Ａの構成と比較すると、第２実施形態における光線路監視装置１３Ｂは、第１フィルタ５３，電気信号ゲート部５４および信号発生器６５を備えていない点で相違し、参照光ゲート部４８および信号発生器６６を備えている点で相違し、制御部６１Ａに替えて制御部６１Ｂを備える点で相違する。
【００７９】
第２実施形態では、バランス検波器５２は、光結合器５１により合波された反射光および参照光を入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。第２フィルタ５５は、バランス検波器５２から出力されたパルス状の電気信号を入力し、その入力した電気信号の特定周波数帯域のものを選択的にＲＦ検波器５６へ出力する。ＡＤ変換器５７は、ＲＦ検波器５６から出力される電気信号を入力し、この電気信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換して、このデジタル信号を制御部６１Ｂへ出力する。
【００８０】
制御部６１Ｂは、ＡＤ変換器５７から出力されたデジタル値を入力して、このデジタル値と位置ｚとを互いに関連付けて記憶する。制御部６１Ｂは、信号発生器６２，６３，６４，６６それぞれを制御して、信号発生器６２から出力される直接変調信号Ａの変調周期ｐ、信号発生器６３から出力される外部変調信号Ｂの変調周期ｐ、信号発生器６４から出力される監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔおよびゲート幅ｗ１、信号発生器６６から出力される参照光ゲート信号Ｅの周期Ｔおよびゲート幅ｗ２、ならびに、ゲート遅延時間ｄを指定する。これにより、制御部６１Ｂは、測定対象である光線路上の測定位置ｚを指定して、その位置ｚにおいて生じた反射光のパワーを表すデジタル値をＡＤ変換器５７から取得する。そして、制御部６１Ｂは、光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める。
【００８１】
参照光ゲート部４８は、光結合器４３と光結合器５１との間の参照光の光路に設けられている。参照光ゲート部４８は、光結合器４３から出力された参照光を入力し、また、信号発生器６６から出力された参照光ゲート信号Ｅをも入力する。参照光ゲート信号Ｅは、第１実施形態における電気信号ゲート信号Ｄと同様のものであって、一定周期Ｔでゲート幅ｗ２のパルスを有する周期的な信号である。参照光ゲート信号Ｅの周期Ｔは監視光ゲート信号Ｃの周期Ｔとほぼ等しい。参照光ゲート信号Ｅのパルス中心は、監視光ゲート信号Ｃのパルス中心に対してゲート遅延時間ｄだけ遅れている。参照光ゲート部４８は、このような参照光ゲート信号Ｅのゲート幅ｗ２のパルスの期間のみ、光分岐器４３から光結合器５１へ参照光を通過させる。
【００８２】
光電変換部であるバランス検波器５２は、このような参照光ゲート部４８から出力された参照光を入力するとともに、光サーキュレータ４５から出力された反射光（戻り監視光）をも入力して、これら反射光と参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度に応じた値の電気信号を第２フィルタ５５へ出力する。
【００８３】
前に説明した第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａでは、連続光である参照光と反射光（戻り監視光）とを互いに干渉させてバランス検波器５２により検出した後、電気的なスイッチである電気信号ゲート部５４によって干渉信号（バランス検波器５２からの出力電圧信号）をパルスに切り出すことによって、測定対象である光線路における被測定位置をパルスウィンドウ内に限定してクロストークの無い測定が実現される。
【００８４】
これに対して、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂでは、参照光の光路上に設けた参照光ゲート部４８を参照光ゲート信号Ｅによって動作させて参照光をパルスに切り出して、同じように被測定位置をパルスウィンドウ内に制限してクロストークの無い測定を実現することができる。
【００８５】
第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａと比較すると、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂは、電気回路が簡略化される利点がある。一方、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂと比較すると、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａは、非干渉雑音の直流成分を第１フィルタ５３により減衰させることが可能となるので、この直流成分と電気信号ゲート信号Ｄとの積によって生じる非干渉性雑音が小さく、それ故、非干渉性雑音のピークを避けて設定した検出帯域に雑音ピークの裾がかかって雑音が生じる可能性が低く、測定の安定性が高い。また、第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂと比較すると、第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａは、一般に電気式スイッチよりも高コストな光ゲートの使用を減らすことができるので、低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】第１実施形態に係る光線路監視装置１３Ａを備える光線路監視システム１Ａの構成を示す図である。
【図２】直接変調信号Ａ、外部変調信号Ｂ、監視光ゲート信号Ｃおよび電気信号ゲート信号Ｄそれぞれの波形を示す図である。
【図３】反射光（戻り監視光）と参照光との相関強度、監視光ゲート信号Ｃと電気信号ゲート信号Ｄとの重なり（パルスウィンドウ）、および、反射光の検出感度それぞれを、光線路上の位置ｚとの関係において示す図である。
【図４】光線路における位置ｚ１，ｚ２それぞれからの反射光による干渉信号のスペクトルを示す図である。
【図５】図４（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【図６】第２実施形態に係る光線路監視装置１３Ｂを備える光線路監視システム１Ｂの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ，１Ｂ…光線路監視システム、１０Ａ，１０Ｂ…局舎、１１…局側端末、１２…光結合器、１３Ａ，１３Ｂ…光線路監視装置、２０…光分岐器、２１１〜２１Ｎ…加入者端末、２２１〜２２Ｎ…光フィルタ、３１…光ファイバ線路，３２…第１の光線路，３３１〜３３Ｎ…第２の光線路、４１…光源、４２…強度変調器、４３…光結合器、４４…監視光ゲート部、４５…光サーキュレータ、４６…偏波変調器、４７…遅延光ファイバ、４８…参照光ゲート部、５１…光結合器、５２…バランス検波器、５３…第１フィルタ、５４…電気信号ゲート部、５５…第２フィルタ、５６…ＲＦ検波器、５７…ＡＤ変換器、６１Ａ，６１Ｂ…制御部、６２〜６６…信号発生器、７１…記録装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの端を有する第１の光線路と、
２つの端を有する複数の第２の光線路と、
前記第１の光線路の第１の端を前記複数の第２の光線路の第１の端に結合する第１の光分岐器を含む分岐型光線路と、
前記第１の光線路の第２の端に結合された監視装置と、
を備える光線路監視システムにおいて、
前記監視装置は、
光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する第２の光分岐器と、
前記第２の光分岐器から出力された監視光が前記分岐型光線路を伝搬する間に生じた反射光と前記第２の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光を検出して電気信号に変換して出力する検出部と、
前記光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと前記検出部から出力される電気信号とに基づいて、前記分岐型光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、
を含む、
ことを特徴とする光線路監視システム。
【請求項２】
前記複数の第２の光線路の少なくとも１つは反射部を有し、
前記光線路監視システムは、前記反射部と前記監視装置との間の距離の情報が記録された記録装置とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項３】
前記監視装置は前記反射部で反射された監視光を９ｃｍ以下の空間分解能で検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項４】
前記複数の反射部は監視光を波長選択的に反射する反射器であり、
前記第１の光分岐器の分岐数をＮとして前記反射器の反射率が−４０＋２０×ＬＯＧ１０（Ｎ）［ｄＢ］より大である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項５】
前記監視装置は、前記第２の光分岐器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部をさらに備え、
前記検出部は、前記監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と前記第１の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、前記一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項６】
前記検出部が、
前記干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部から出力された電気信号を入力して、前記一定周期Ｔで前記第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項７】
前記周期ｐ，前記第１ゲート幅ｗ１および前記第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項８】
前記検出部における前記特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まない、ことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項９】
光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する光結合器と、
前記光結合器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部と、
前記監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と前記光結合器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、前記一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する検出部と、
前記光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと前記検出部から出力される電気信号とに基づいて、前記光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、
を備えることを特徴とする光線路監視装置。
【請求項１０】
前記検出部が、
前記干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部から出力された電気信号を入力して、前記一定周期Ｔで前記第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【請求項１１】
前記周期ｐ，前記第１ゲート幅ｗ１および前記第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【請求項１２】
前記検出部における前記特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まない、ことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【請求項１】
２つの端を有する第１の光線路と、
２つの端を有する複数の第２の光線路と、
前記第１の光線路の第１の端を前記複数の第２の光線路の第１の端に結合する第１の光分岐器を含む分岐型光線路と、
前記第１の光線路の第２の端に結合された監視装置と、
を備える光線路監視システムにおいて、
前記監視装置は、
光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する第２の光分岐器と、
前記第２の光分岐器から出力された監視光が前記分岐型光線路を伝搬する間に生じた反射光と前記第２の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光を検出して電気信号に変換して出力する検出部と、
前記光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと前記検出部から出力される電気信号とに基づいて、前記分岐型光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、
を含む、
ことを特徴とする光線路監視システム。
【請求項２】
前記複数の第２の光線路の少なくとも１つは反射部を有し、
前記光線路監視システムは、前記反射部と前記監視装置との間の距離の情報が記録された記録装置とを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項３】
前記監視装置は前記反射部で反射された監視光を９ｃｍ以下の空間分解能で検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項４】
前記複数の反射部は監視光を波長選択的に反射する反射器であり、
前記第１の光分岐器の分岐数をＮとして前記反射器の反射率が−４０＋２０×ＬＯＧ１０（Ｎ）［ｄＢ］より大である、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項５】
前記監視装置は、前記第２の光分岐器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部をさらに備え、
前記検出部は、前記監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と前記第１の光分岐器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、前記一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光線路監視システム。
【請求項６】
前記検出部が、
前記干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部から出力された電気信号を入力して、前記一定周期Ｔで前記第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項７】
前記周期ｐ，前記第１ゲート幅ｗ１および前記第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項８】
前記検出部における前記特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まない、ことを特徴とする請求項５に記載の光線路監視システム。
【請求項９】
光周波数が周期的に変調されて櫛歯状の光波コヒーレンス関数を有する光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を監視光と参照光とに分岐して出力する光結合器と、
前記光結合器から出力された監視光を入力して、一定周期Ｔで第１ゲート幅ｗ１の期間の該監視光を選択的に出力する監視光ゲート部と、
前記監視光ゲート部から出力された監視光が光線路を伝搬する際に生じた反射光と前記光結合器から出力された参照光とが互いに干渉してなる干渉光の強度を示す電気信号のうち、前記一定周期Ｔで第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号の特定周波数帯域のものを選択的に出力する検出部と、
前記光源における光周波数変調の周期ｐを変化させるとともに、その周期ｐと前記検出部から出力される電気信号とに基づいて、前記光線路における監視光伝搬方向に沿った反射率分布を求める制御部と、
を備えることを特徴とする光線路監視装置。
【請求項１０】
前記検出部が、
前記干渉光の強度に応じた値の電気信号を出力する光電変換部と、
前記光電変換部から出力された電気信号を入力して、前記一定周期Ｔで前記第２ゲート幅ｗ２の期間の該電気信号を選択的に出力する電気信号ゲート部と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【請求項１１】
前記周期ｐ，前記第１ゲート幅ｗ１および前記第２ゲート幅ｗ２が、「ｗ１＋ｗ２＜２ｐ」なる関係を満たす、ことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【請求項１２】
前記検出部における前記特定周波数帯域が、ｍを任意の整数として、ｍ／ｐなる周波数を含まない、ことを特徴とする請求項９に記載の光線路監視装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３９２５３（Ｐ２０１０−１３９２５３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３２０９（Ｐ２００８−３１３２０９）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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